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淀山湖浮游植物功能群的时空演替特征及其与环境因子的关系

杨丽  
【摘要】:浮游植物的种类构成、数量变化及群落结构特征等可以体现湖区水环境的变化情况。淀山湖作为上海市重要的水源地之一,其浮游植物的研究开展较早,涉及内容也较多,但是从功能群分类的角度研究淀山湖浮游植物的报道尚少。于2015年1月至2017年12月对淀山湖11个采样点开展逐月采样,通过野外调查结合室内实验分析,研究浮游植物的群落结构特征;运用浮游植物功能群FG划分方法了解功能群的时空演替特征;采用聚类分析和NMDS分析研究功能群间的相似性;利用Spearman相关分析及典范对应分析(CCA)探究影响优势功能群组成和演替的主要环境因子,以期为淀山湖浮游植物的生态研究及湖区水资源的保护和管理提供理论基础。主要研究结果如下:1、调查期间淀山湖浮游植物共鉴定出8门332种(包括变种、变型),浮游植物群落结构组成、丰度和生物量均以绿藻门、硅藻门和蓝藻门为主,浮游植物群落结构属于绿-硅-蓝藻型。从种类组成来看,浮游植物种类是绿藻门硅藻门蓝藻门裸藻门其它门类;从丰度来看,各季节丰度为夏季春季冬季秋季,各门类丰度为蓝藻门硅藻门绿藻门其它门类;从生物量来看,各季节生物量为夏季春季秋季冬季,各门类生物量为硅藻门绿藻门蓝藻门裸藻门甲藻门其它门类。浮游植物丰度和生物量均呈现季节性变化,不同调查年份其变化规律存在一定差异。2、淀山湖浮游植物共划分出29个功能群,分别为功能群J、P、X1、D、F、S1、MP、Lo、X2、C、W2、B、W1、M、K、E、T、Y、G、H1、TB、S2、WS、SN、A、NA、TC、X3和Z。其中功能群J、P和X1为极常见群组;功能群D、MP、F、S1、C、X2、Lo、W2、E、W1、B、M、K、T为常见群组;功能群G、H1、Y、TB为条件适宜情况下出现的群组;功能群WS、A、S2、SN、TC、NA、X3、Z偶见或罕见群组。通过对29个功能群生物量的排序和筛选,获得18个优势功能群,分别是功能群B、C、D、F、G、H1、J、Lo、M、MP、P、S1、S2、T、W1、W2、X1、X2。3、不同时期淀山湖浮游植物优势功能群具有一定的相似性,但其演替规律存在差异。从周年变化来看,2015年以功能群C/Lo/MP/J/P/D/W1占优势,周年演替规律为C→Lo→C→MP/J/→P/W1→P→D。2016年以功能群P/W2/Lo/M/H1为占主要优势,周年演替规律为P→W2/Lo→W2→M/H1→P。2017年以功能群P/Lo/W2/T/M/G/H1/B为主,周年演替规律为P→Lo→W2→T→M→G/P/→H1/M→W2→B。从季节变化来看,浮游植物功能群的演替规律为春季(Lo/W2/P/MP)→夏季(M/MP/H1)→秋季(P)→冬季(C/P/B)。从功能群的空间分布情况来看,采样点St3和St4,St5和St6,St7、St8和St9,St10和St1间浮游植物功能群组成相似性较高,但整体而言,受地理位置、环境因素和人为干扰的影响,各采样位点优势功能群的分布和演替具有一定的差异性。表现为:St1位点以功能群MP和M占优势,St2位点以C、M和Lo占优势,St3和St4位点以功能群W2、C为占优势,St5和St6位点以C/W2/MP/P/Lo占优势,St7~St9位点以P/W2/Lo占优势,St10和St11点以功能群M/P/J占优势。4、总氮(TN)、总磷(TP)、溶解氧(DO)、透明度(SD)、水温(WT)、电导率(EC)、pH值、高锰酸盐指数(COD_(Mn))、降雨量(Pre)和水位变辐(WLF)10个环境因子在时间尺度上发生规律性变化,其中,DO、WT、TN、TP、EC、COD_(Mn)几个因子呈现明显的季节性变化;SD有逐年升高的趋势;pH值整体相差不大,水体呈现弱碱性;降雨集中在每年的6~10月,水位则伴随降雨和径流量出现规律性的涨落。受采样点地理位置以及采样期间水体环境状况的影响,淀山湖各采样点环境因子存在一定的空间差异。5、淀山湖18个优势浮游植物功能群与主要环境因子的典范对应分析结果显示,功能群M/H1/S2/G与TP和WT呈显著正相关,与EC和DO呈显著负相关;功能群C/D与DO呈明显的正相关,与WT、SD和pH呈明显的负相关;功能群B/Lo/T与EC和SD呈正相关关系,与TP呈负相关关系。WT、TP、SD、pH、EC和DO是影响淀山湖浮游植物功能群组成及演替的主要环境因子,此外,不同年份影响浮游植物功能群的主要环境因子各不相同。优势浮游植物功能群与环境因子的Spearman相关分析结果显示大部分优势功能群与环境因子的相关性显著,而影响不同功能群的主要环境因子各不相同。


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